Wybrane rozwiązania techniczne komór wędzarniczych i urządzeń wspomagających do wędzenia tradycyjnego i przemysłowego.

[Maxell]

Wybrane rozwiązania techniczne komór wędzarniczych i urządzeń wspomagających do wędzenia tradycyjnego i przemysłowego

 

Proces wędzenia żywności ze względu na charakter i złożoność całego cyklu operacji następujących po sobie jest procesem wieloczynnikowym. Różnorodność technologii i technik wędzenia, które dają możliwość nadania charakterystycznych walorów sensorycznych, barwy oraz utrwalenia, powoduje poszukiwanie najlepszych rozwiązań, gwarantujących najwyższą jakość gotowym wyrobom. Zatem każda ze stosowanych metod wędzenia i odpowiednio dopasowana konstrukcja komory wędzarniczej mają istotny wpływ na uzyskanie oczekiwanego efektu końcowego. Uzależniony on jest od wielu parametrów, a głównie od rodzaju surowca poddanego wędzeniu, użytego materiału drzewnego do wytworzenia dymu oraz samej konstrukcji komory wędzarniczej. Dodatkowo zależy od  dostosowania odpowiedniej prędkości przepływu mieszaniny dymu i powietrza w komorze.

 

W konstrukcji i zasadzie działania współczesnych komór wędzarniczych i urządzeń wspomagających można zauważyć wiele zmian, jakie zaszły w ciągu tych kilkudziesięciu lat. Zakłady przetwórstwa surowców zwierzęcych i ryb, chcąc ujednolicić, skrócić proces produkcji wędzonek oraz spełniać wymogi produkcyjne i technologiczne, zaczęły stosować nowoczesne, zautomatyzowane komory wędzarnicze. Udoskonalono między innymi obieg mieszaniny dymu i powietrza poprzez wprowadzenie dysz nadmuchu, kontroli ilości doprowadzanego świeżego powietrza oraz jego wilgotności, co wpływa m.in. na gęstość dymu.

Nowe systemy pomiaru i sterowania temperaturą, opracowane dla komór wędzarniczych, umożliwiają precyzyjną kontrolę temperatury dymu oraz samego produktu poddanego obróbce na wszystkich etapach procesu wędzenia. Wymagania w zakresie potokowości cyklu produkcyjnego w przetwórstwie mięsa spowodowały, że wszystkie operacje wykonywane w komorze wędzarniczej są sterowane przez mikroprocesor. Dzięki temu możliwe jest przygotowanie i przeprowadzenie indywidualnych programów dla danego produktu lub grupy wyrobów, co pozwala na powtarzalność parametrów podczas cyklu produkcyjnego jednego asortymentu. Systemy monitorowania pomiarów umożliwiają jednoczesne kontrolowanie przebiegu procesu, archiwizację, spełnienie wymagań dotyczących śledzenia pochodzenia produktu, bieżącą optymalizację zadanych procesów, nadzorowanie urządzeń, wczesne ostrzeganie o zagrożeniach, zarządzanie ryzykiem oraz zastosowanie modułowej budowy urządzeń. Dane otrzymane w formie wynikowej są archiwizowane, a przy jakimkolwiek wskazaniu odchyleń jakościowych uwędzonych produktów analizowane ze względu na parametryczność prowadzonego procesu.

Nowoczesne komory i tunele wędzarnicze obecnie wykonywane są w całości ze stali szlachetnej, wyposażone są w systemy pomocnicze, np. do schładzania, automatycznego oczyszczania i mycia wnętrza komory. Dodatkowo stosowane są kurtyny i filtry termiczne i termokatalityczne na przewodach wylotowych, wytwarzanie dymu ze zrębków drzewnych za pomocą pary przegrzanej, zamknięte lub półzamknięte systemy obiegu dymu wytwarzanego w niskich temperaturach w dymogeneratorach trocinowych lub ciernych. Wraz ze wzrostem wymagań związanych z ochroną środowiska, ze względu na obowiązujące przepisy oraz obostrzenia w bezpieczeństwie żywności, wprowadzono systemy oczyszczania gazów odlotowych z komór wędzarniczych (filtry), co znacznie ograniczyło ich emisję do atmosfery. Na uwagę zasługują również nowoczesne rozwiązania komór ekologicznych oraz przelotowych z sekcjami do wędzenia oraz parzenia lub schładzania z oddzielonymi od siebie drzwiami gilotynowymi, a także z nowymi kształtami dysz wylotowych dla mieszaniny dymu pozwalającymi uzyskać lepszy efekt wędzenia, a przy tym mniejsze ilości zanieczyszczeń wprowadzanych do środowiska. Należy też wspomnieć o wykorzystaniu w procesie wędzenia koncentratów dymnych w płynie. Od kilku lat jednym z funkcjonujących rozwiązań konstrukcyjnych w przetwórstwie mięsa i w produkcji wyrobów tradycyjnie wędzonych są komory do wędzenia tradycyjnego (rys. 1).

 

 

Często łączą one w sobie tradycyjne wędzenie z automatycznym sterowaniem, które pozwala kontrolować cały proces, skracając czas oczekiwania na gotowy produkt. W niektórych typach wędzarek dzięki zastosowanym rozwiązaniom oraz konwojerowi obróbki i zawiasom do kijów, które są w ciągłym ruchu, uzyskuje się równomierność uwędzenia całego wsadu przy określonym interwale czasowym, bez konieczności przewieszania kijów. Stopniowy rozwój techniki i technologii wędzenia ukierunkowany został na systematyczne udoskonalanie konstrukcji urządzeń wędzarniczych. W początkowych i do dzisiaj stosowanych konstrukcjach wędzarni tradycyjnych dym wytwarza się z drewna żarzonego, ułożonego na podłożu lub w specjalnych pojemnikach umieszczonych wewnątrz wędzarni.

Uzyskanie odpowiedniej gęstości dymu wędzarniczego w komorze było możliwe dzięki sterowaniu zaworami (klapami, dyszami) w układzie nawiewowo-wyciągowym, który służył do doprowadzania i regulacji strumienia powietrza odlotowego. Również kontrolowanie wilgotności oraz temperatury samego procesu wędzenia przebiegało poprzez otwieranie i zamykanie wspomnianych klap. Dzięki temu uzyskiwano możliwość oddziaływania i wpływu czynników wędzenia na stopień utrwalenia i jakość gotowych wyrobów. Cały proces wędzenia musiał być nadzorowany przez personel i sterowany manualnie. Współczynnik sprawności takich urządzeń był z reguły mały i wynosił do ok. 15-20%, zaś zapotrzebowanie na energię było stosunkowo wysokie.

Dawniej, jak i obecnie, komory wędzarnicze, podobnie jak suszarnie, charakteryzują się mnogością systemów, zależnie od technicznego poziomu produkcji i rodzaju wędzonych produktów. W starych, tradycyjnych wędzarniach komorowych, które były wymurowane z cegieł i z paleniskiem wkopanym w ziemię, zawieszano kawałki mięsa na żerdziach i poddawano wędzeniu w gęstym dymie z wykorzystaniem mokrego drewna lub mokrych trocin (rys. 1, 2).

 

 

W ten sposób uzyskiwano wyroby o znacznie ciemniejszej barwie oraz o bardzo intensywnym aromacie wędzarniczym. Proces wędzenia nie był powtarzalny, bazowano jedynie na doświadczeniu osoby prowadzącej wędzenie.

W przedstawionych, przykładowych wędzarniach komorowych dym wytwarza się podczas pirolizy drewna na podłodze lub drewno żarzone jest w specjalnych pojemnikach umieszczonych wewnątrz komory lub z boku komory. Parametry wędzenia (gęstość dymu, strumień powietrza, wilgotność, temperatura) regulowane są zaworami (klapami, dyszami) w układzie nawiewowo-wyciągowym. Cały proces wędzenia, zwykle nadzorowany przez personel, powinien być sterowany manualnie. W celu wyrównania barwy wędzonych produktów niezbędne jest przewieszanie belek z zawieszonymi wyrobami w różne strefy komory wędzarniczej. W wędzarniach przemysłowych typu komorowego materiał rozwieszany jest na ramach i przesuwany okresowo lub w ciągłym powolnym ruchu z wykorzystaniem koła i łańcucha zębatego, do którego doczepiane są belki z zawieszonymi wędlinami (rys. 3).

 

 

W wędzarniach tunelowych surowiec rozwieszony na belkach wędzarniczych przesuwa się na wózkach, natomiast w wędzarni turbinowej odbywa się to drogą spiralną w wieży wędzarniczej na tacach rozmieszczonych na taśmie. Nowoczesne komory i tunele wędzarnicze wykonane są w całości ze stali szlachetnej, wyposażone w systemy pomocnicze, np. do schładzania, automatycznego oczyszczania i mycia wnętrza komory.

Dodatkowo stosowane są kurtyny i filtry termiczne i termo-katalityczne na przewodach wylotowych, wytwarzanie dymu ze zrębków drzewnych za pomocą pary przegrzanej, zamknięte lub półzamknięte systemy obiegu dymu wytwarzanego w niskich temperaturach w dymogeneratorach trocinowych lub ciernych. W ostatnich kilkudziesięciu latach dokonano znacznego postępu w technice i technologii przemysłowego i tradycyjnego wędzenia. Zauważyć można wiele zmian, jakie zaszły w ciągu tych kilkudziesięciu lat, kiedy zakłady przetwórcze, chcąc ujednolicić, skrócić proces produkcji wędzonek oraz spełniać wymogi produkcyjne i technologiczne, zaczęły stosować nowoczesne, zautomatyzowane komory i linie wędzarnicze (rys. 4).

 

 

Warto przypomnieć, iż obecnie, z technologicznego punktu widzenia, mamy do czynienia z kilkoma sposobami wędzenia. W zależności od potrzeb mamy różnego typu urządzenia wędzarnicze, z których dużą popularnością i uniwersalnością cieszą się komory wędzarniczo-parzelnicze (rys. 5).

 

 

W przypadku nowoczesnych komór tego typu parametry wędzenia ustawiane są poprzez odpowiednie zaprogramowanie w panelu sterowniczym, zaś produkt poddawany jest najczęściej jednocześnie pieczeniu.  W tego typu urządzeniach dym wytwarzany jest w tak zwanych wytwornicach (dymogeneratorach) i kierowany do strefy roboczej (rys. 6).

 

 

Wszystkie stosowane aktualnie wytwornice dymu ze względu na zasadę działania można podzielić na warstwowo-żarzeniowe, cierne, fluidyzacyjne i parowe. Istotą stosowania tego typu urządzeń jest możliwość prowadzenia procesu wędzarniczego według założonych optymalnych parametrów. Pozwalają one uzyskać dym o pożądanych właściwościach i w ilości wymaganej do sprawnego przebiegu wędzenia. We współczesnych komorach wędzarniczych mieszaniny dymu i powietrza są wprowadzane specjalnymi dyszami nadmuchu, kontrolowana jest ilość doprowadzanego świeżego powietrza oraz jego wilgotności, co wpływa między innymi na gęstość dymu. Ponadto nowe systemy pomiaru i sterowania temperaturą, umożliwiają precyzyjną kontrolę temperatury dymu oraz samego produktu poddanego obróbce na wszystkich etapach procesu wędzenia. Należy też pamiętać, że w zależności od zastosowanej metody wędzenia, mamy różne straty wagowe obrabianego surowca, powstające między innymi na skutek odparowania wody i stopienia tłuszczu. Wynoszą one przy wędzeniu gorącym w granicach 2—12%, natomiast przy zimnym 20—30%. Należy dodać, iż jest wiele „szkół” wędzenia różniących się zasadniczo przygotowaniem mięsa, długością poszczególnych faz wędzenia, czy zakresem stosowanych temperatur (przemiennym lub stałym).

Ostanie lata przynoszą znaczący postęp techniczno-technologiczny w budowie komór wędzarniczych. Wymagania w zakresie potokowości cyklu produkcyjnego w przetwórstwie mięsa spowodowały, że wszystkie operacje wykonywane w komorze wędzarniczej są często sterowane przez mikroprocesor. Dzięki temu możliwe jest przygotowanie i przeprowadzenie indywidualnych programów dla danego produktu lub grupy wyrobów, co pozwala na powtarzalność parametrów podczas cyklu produkcyjnego jednego asortymentu. Systemy monitorowania pomiarów umożliwiają jednoczesne kontrolowanie przebiegu procesu, archiwizację, spełnienie wymagań dotyczących śledzenia pochodzenia produktu, bieżącą optymalizację zadanych procesów, nadzorowanie urządzeń, wczesne ostrzeganie o zagrożeniach, zarządzanie ryzykiem oraz zastosowanie modułowej budowy urządzeń. Dane otrzymane w formie wynikowej są archiwizowane, a przy jakimkolwiek wskazaniu odchyleń jakościowych uwędzonych produktów, analizowane ze względu na parametryczność prowadzonego procesu. Wraz ze wzrostem wymagań związanych z ochroną środowiska, ze względu na obowiązujące przepisy oraz obostrzenia w bezpieczeństwie żywności, wprowadzono systemy oczyszczania gazów odlotowych z komór wędzarniczych (filtry), co znacznie ograniczyło ich emisję do atmosfery. Na uwagę zasługują również nowoczesne rozwiązania komór ekologicznych oraz przelotowych z sekcjami do wędzenia oraz parzenia lub schładzania z oddzielonymi od siebie drzwiami gilotynowymi, a także z nowymi kształtami dysz wylotowych dla mieszaniny dymu pozwalającymi uzyskać lepszy efekt wędzenia, a przy tym mniejsze ilości zanieczyszczeń wprowadzanych do środowiska.

 

Podsumowanie

 

W ostatnich latach obserwujemy nowe podejście i znaczący postęp w technice i technologii przemysłowego i tradycyjnego wędzenia produktów pochodzenia zwierzęcego. Spowodowane jest to m.in. poznaniem procesów, jakie zachodzą w trakcie operacji wędzenia, jak również wpływu wywieranego przez mieszaniny dymu na obrabiany surowiec. Znaczącym czynnikiem, który odgrywa istotną rolę w postępie technicznym, jest wprowadzanie zmian w przepisach unijnych, czego przykładem są akty prawne z września 2014 roku dotyczące między innymi kontroli zawartości zanieczyszczeń w produktach żywnościowych. Prowadzone badania w tym zakresie ukierunkowane są na doskonalenie konstrukcji urządzeń wędzarniczych oraz ulepszenie całego procesu wędzenia, co jest zgodne z wspomnianymi zmianami w prawie europejskim. Zmiany te zmierzają do opracowania sposobów wytwarzania dymu wędzarniczego z wykorzystaniem zrębków drzewnych, którego skład chemiczny nie będzie odciskał piętna zanieczyszczenia związkami z grupy WWA na wędzonych wyrobach. Kolejny trend to postęp techniczny w konstrukcji urządzeń wędzarniczych i technologii przemysłowego oraz tradycyjnego wędzenia, który jest wynikiem wprowadzenia wielu zmian w całej technologii produkcji żywności wędzonej. Przykładem tych działań niech będzie doskonalenie konstrukcji budowy wędzarni i procesu pirolizy drewna, poprzez zastosowanie żarowych dymogeneratorów z elektrycznie ogrzewanymi i utrzymującymi stałą temperaturę płytami. Ponadto w procesie wędzenia ogranicza się dostęp powietrza do strefy żarzenia zrębków, automatyzuje proces dostarczania zrębków do strefy ich żarzenia oraz wprowadza kurtyny wodne chroniące przed zapalaniem się substancji smolistych w przewodach doprowadzających dym do komory wędzarniczej. Doskonalony jest również obieg powietrza w komorze wędzarniczej poprzez wprowadzenie dysz nadmuchu powietrza, przemiennego nadmuchu powietrza, kontroli ilości doprowadzania świeżego powietrza, zamkniętego obiegu powietrza z kontrolą wilgotności powietrza obiegowego. Tak więc zmiany w konstrukcji idą w kierunku ulepszenia procesu rozprowadzania mieszaniny dymnej w komorze, co prowadzi do wzrostu efektywności i pozwalała osiągnąć równomierność uwędzenia i rozmieszczenia składników dymu na powierzchni wyrobów.

Nowe systemy pomiaru i sterowania temperatury komór wędzarniczych umożliwiają precyzyjną kontrolę temperatury powietrza obiegowego oraz produktu poddawanego obróbce we wszystkich etapach procesu, tj. osuszania, wędzenia, parzenia lub pieczenia i chłodzenia. Wszystkie operacje wykonywane w komorze wędzarniczej są obecnie sterowane przez mikroprocesor umożliwiający przygotowanie i przeprowadzenie indywidualnych programów dla danego produktu lub ich grupy. Ogólnie mówiąc, zmiany w konstrukcji mają ulepszyć rozprowadzenie mieszaniny dymnej w komorze, aby efektywność była jak najwyższa i pozwalała osiągnąć równomierność uwędzenia i rozmieszczenia składników dymu na powierzchni wyrobów. Wieloaspektowy problem w obszarze procesu wędzenia powoduje prowadzenie prac nad rozwiązaniami, które pozwolą zapewnić standardy wytyczone przez urzędy nadzorujące bezpieczeństwo żywności wędzonej. Jednoznacznie należy stwierdzić, że dzięki tym staraniom zarówno w odniesieniu do konstrukcji urządzeń, jak i wyrobów wędzonych można uzyskać produkty mięsne nie tylko atrakcyjne sensorycznie, ale przede wszystkim bezpieczne zdrowotnie. Zatem najważniejszym celem tych wszystkich modyfikacji i zmian w technice i technologii wędzenia jest wytworzenie produktów bezpiecznych dla konsumenta, a co najważniejsze, zachowanie przy tym ich specyficznych i niepowtarzalnych walorów sensorycznych, za które są tak cenione.

 

Autorzy:

prof. dr hab. inż. Marian Panasiewicz

dr hab. inż. Jacek Mazur